[發明專利]掘進機自動糾偏方法及系統

無效

• 申請號: 201010160315.4
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101832136A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 肖亞寧;趙學雷;楊建立;杜向陽;張金亮;王巨龍;屈小兵;翟利斌;董宗斌;李衛濤
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司王莊煤礦
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所 14100
• 代理人: 朱源;駱洋

1.一種掘進機自動糾偏方法，其特征在于：所述掘進機上設置有三個與掘進機控制系統中機載可編程控制器PLC連接的測距傳感器，其中兩個測距傳感器固定于掘進機同一側，兩個測距傳感器的安裝位置分別位于掘進機導向輪和驅動輪的輪軸正上方，且兩個測距傳感器的安裝位置所在直線與掘進機在前行方向上的中心線平行，第三個測距傳感器單獨固定于掘進機另一側，其安裝位置以掘進機在前行方向上的中心線為對稱軸與同側固定的兩測距傳感器間的中心位置對稱，三個測距傳感器的測量方向與掘進機在前行方向上的中心線垂直；

所述自動糾偏方法包括如下步驟：

測量步驟，觸發三個測距傳感器分別測量自身與巷道煤幫的距離，即掘進機側幫固定測距傳感器的安裝位置在測距傳感器的測量方向上距離巷道煤幫的距離；并標定固定于掘進機同側的兩個測距傳感器中：導向輪輪軸上方測距傳感器的測量結果表示為l₁、驅動輪輪軸上方測距傳感器的測量結果表示為l₂，單獨固定于掘進機另一側的測距傳感器的測量結果表示為l₃；

計算步驟，根據測量步驟的測量結果，經數學計算，獲得掘進機當前前行方向相對于巷道中心線A偏離的方位角α、掘進機機身中心點O₂相對于巷道中心線A偏離的中心偏距a；

保護性方位角糾偏步驟，判斷計算步驟獲得的方位角α與掘進機方位角限定值θ_Bound的關系，如方位角α小于方位角限定值θ_Bound，直接進行中心偏距糾偏步驟；反之，判斷掘進機方位角α的偏置方向-即掘進機當前前行方向相對于巷道中心線A的偏離方向，控制掘進機兩側驅動輪反方向、同速運轉實現糾偏，其中，掘進機上處于偏離方向一側的驅動輪正轉前進，另一側驅動輪反轉后退，直至經測量步驟、計算步驟確定的方位角α小于方位角限定值θ_Bound；

即：如l₂＞l₁，表明掘進機的當前前行方向相對于巷道中心線A偏向固定有兩測距傳感器的一側偏離，則控制掘進機固定有兩測距傳感器一側的驅動輪正轉前進，另一側驅動輪同速反轉后退，直至方位角α小于方位角限定值θ_Bound；如l₂＜l₁，表明掘進機的當前前行方向相對于巷道中心線A偏向固定有第三測距傳感器的一側偏離，則控制掘進機固定有第三測距傳感器一側的驅動輪正轉前進，另一側驅動輪同速反轉后退，直至方位角α小于方位角限定值θ_Bound；

中心偏距糾偏步驟，判斷計算步驟獲得的中心偏距a與掘進機中心偏距允許值L_ε的關系，如中心偏距a小于中心偏距允許值L_ε，直接進行方位角糾偏步驟；反之，判斷掘進機方位角α是否為零、以及掘進機中心偏距a的偏置方向-即掘進機機身中心點相對于巷道中心線A的偏離方向，控制掘進機兩側驅動輪反轉后退實現糾偏，如方位角α為零，則掘進機處于巷道中心線A一側的驅動輪反轉速度小于掘進機偏離方向一側的驅動輪反轉速度；如方位角α非零，則掘進機兩側驅動輪同速反轉后退，直至經測量步驟、計算步驟確定的中心偏距a小于中心偏距允許值L_ε；

方位角糾偏步驟，判斷計算步驟獲得的方位角α與掘進機方位角允許值θ_ε0的關系，如方位角α小于方位角允許值θ_ε0，則掘進機自動糾偏完成；反之，判斷掘進機方位角α的偏置方向-即掘進機當前前行方向相對于巷道中心線A的偏離方向，控制掘進機兩側驅動輪反方向、同速運轉實現糾偏，其中，掘進機上處于偏離方向一側的驅動輪正轉前進，另一側驅動輪反轉后退，直至經測量步驟、計算步驟確定的方位角α小于方位角允許值θ_ε0；

其中，所述掘進機方位角限定值θ_Bound的設定應保證執行保護性方位角糾偏步驟后的掘進機在執行中心偏距糾偏時，能有效避免與巷道煤幫發生碰撞；所述中心偏距允許值L_ε、方位角允許值θ_ε0的設定應保證掘進機正常掘進的進行。

2.一種掘進機自動糾偏系統，其特征在于：所述掘進機上設置有三個與掘進機控制系統中機載可編程控制器PLC連接的測距傳感器，其中兩個測距傳感器固定于掘進機同一側，兩個測距傳感器的安裝位置分別位于掘進機導向輪和驅動輪的輪軸正上方，且兩個測距傳感器的安裝位置所在直線與掘進機在前行方向上的中心線平行，第三個測距傳感器單獨固定于掘進機另一側，其安裝位置以掘進機在前行方向上的中心線為對稱軸與同側固定的兩測距傳感器間的中心位置對稱，三個測距傳感器的測量方向與掘進機在前行方向上的中心線垂直；

所述自動糾偏系統包括如下模塊：

測量模塊，觸發三個測距傳感器分別測量自身與巷道煤幫的距離，即掘進機側幫固定測距傳感器的安裝位置在測距傳感器的測量方向上距離巷道煤幫的距離；并標定固定于掘進機同側的兩個測距傳感器中：導向輪輪軸上方測距傳感器的測量結果表示為l₁、驅動輪輪軸上方測距傳感器的測量結果表示為l₂，單獨固定于掘進機另一側的測距傳感器的測量結果表示為l₃；

計算模塊，根據測量模塊的測量結果，經數學計算，獲得掘進機當前前行方向相對于巷道中心線A偏離的方位角α、掘進機機身中心點O₂相對于巷道中心線A偏離的中心偏距a；

保護性方位角糾偏模塊，判斷計算模塊獲得的方位角α與掘進機方位角限定值θ_Bound的關系，如方位角α小于方位角限定值θ_Bound，直接由中心偏距糾偏模塊控制實現掘進機中心偏距糾偏；反之，判斷掘進機方位角α的偏置方向-即掘進機當前前行方向相對于巷道中心線A的偏離方向，控制掘進機兩側驅動輪反方向、同速運轉實現糾偏，其中，掘進機上處于偏離方向一側的驅動輪正轉前進，另一側驅動輪反轉后退，直至經測量模塊、計算模塊確定的方位角α小于方位角限定值θ_Bound；

中心偏距糾偏模塊，判斷計算模塊獲得的中心偏距a與掘進機中心偏距允許值L_ε的關系，如中心偏距a小于中心偏距允許值L_ε，直接由方位角糾偏模塊控制實現掘進機方位角糾偏；反之，判斷掘進機方位角α是否為零、以及掘進機中心偏距a的偏置方向-即掘進機機身中心點相對于巷道中心線A的偏離方向，控制掘進機兩側驅動輪反轉后退實現糾偏，如方位角α為零，則掘進機處于巷道中心線A一側的驅動輪反轉速度小于掘進機偏離方向一側的驅動輪反轉速度；如方位角α非零，則掘進機兩側驅動輪同速反轉后退，直至經測量模塊、計算模塊確定的中心偏距a小于中心偏距允許值L_ε；

方位角糾偏模塊，判斷計算模塊獲得的方位角α與掘進機方位角允許值θ_ε0的關系，如方位角α小于方位角允許值θ_ε0，則掘進機自動糾偏完成；反之，判斷掘進機方位角α的偏置方向-即掘進機當前前行方向相對于巷道中心線A的偏離方向，控制掘進機兩側驅動輪反方向、同速運轉實現糾偏，其中，掘進機上處于偏離方向一側的驅動輪正轉前進，另一側驅動輪反轉后退，直至經測量模塊、計算模塊確定的方位角α小于方位角允許值θ_ε0；

其中，所述掘進機方位角限定值θ_Bound的設定應保證執行保護性方位角糾偏后的掘進機在執行中心偏距糾偏時，能有效避免與巷道煤幫發生碰撞；所述中心偏距允許值L_ε、方位角允許值θ_ε0的設定應保證掘進機正常掘進的進行。